高考物理复习方案 第3讲 机械能守恒定律

高考物理复习方案 第3讲 机械能守恒定律内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 重力做功的特点(1)重力做功与路径无关，只与始末位置的高度差有关。 (2)重力做功不引起物体机械能的变化。 2重力势能与弹性势能内容 重力势能 弹性势能概念 物体由于被举高而具有的能 物体由于发生弹性形变而具有的能大小 Ep形变量及劲度系数有关矢标性 标量 标量相对性 大小与所选取的参考平面有关 一般选弹簧形变为零的状态为弹性势能零点1重力做功与重力势能变化的关系(1)定性关系：重力对物体做正功，重力势能就减小；重力对物体做负功，重力势能就增大。 (2)定量关系：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，即 ( E 3)重力势能的变化是绝对的，与参考面的选取无 2、关。 2弹力做功与弹性势能变化的关系(1)弹力做功与弹性势能变化的关系类似于重力做功与重力势能变化的关系，用公式表示：W 2)对于弹性势能，一般物体的弹性形变量越大，弹性势能越大。 1下列关于重力势能的说法正确的是()A重力势能是地球和物体共同具有的，而不是物体单独具有的B重力势能的大小是相对的C重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功D在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ：选 力势能是由物体和地球的相对位置所决定的，由地球和物体所共有，所以 A、B 正确；由于重力势能的大小与零势能面的选取有关，所以重力势能等于零不等于没有对外做功的本领，所以 C 3、错误；只有选地面为零势能面时，地面上的物体的重力势能才为零，否则不为零，D 错误。 机械能守恒定律1内容在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。 2机械能守恒定律表达式观点 表达式守恒观点 E E 机械能守恒条件的理解只有重力及系统内的弹力做功，可以从以下三方面理解：(1)只受重力作用，例如在不考虑空气阻力的情况下的各种抛体运动，物体的机械能守恒。 (2)受其他力，但其他力不做功，只有重力或系统内的弹力做功。 (3)弹力做功伴随着弹性势能的变化，并且弹力做的功等于弹性势能的减少量。 2对机械能守恒定律三种表达式的理解(1)守恒观点：意义：系统初状态的机械能等于末状 4、态的机械能。 注意问题：要先选取零势能参考平面，并且在整个过程中必须选取同一个零势能参考平面。 (2)转化观点：意义：系统(或物体)的机械能守恒时，系统增加(或减少)的动能等于系统减少( 或增加)的势能。 注意问题：要明确势能的增加量或减少量，即势能的变化，可以不选取零势能参考平面。 (3)转移观点：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 意义：若系统由 A、B 两部分组成，当系统的机械能守恒时，则 A 部分物体机械能的增加量等于 B 部分物体机械能的减少量。 注意问题：A 部分机械能的增加量等于 A 末状态的机械能减初状态的机械能，而 初状态的机械能减末状态的机械能。 31 所示，a、b 两小球静止在同 5、一条竖直线上，离地面足够高。 b 球质量大于 a 球质量。 两球间用一条细线连接，开始线处于松弛状态。 现同时释放两球，球运动过程中所受的空气阻力忽略不计。 下列说法正确的是( )图531A下落过程中两球间的距离保持不变B下落后两球间距离逐渐增大，一直到细线张紧为止C下落过程中，a、b 两球都处于失重状态D整个下落过程中，系统的机械能守恒解析：选 球同时释放后，均做自由落体运动，加速度均为 g，故两球均处于失重状态，机械能守恒，两球间距保持不变，A 、C、D 均正确，B 错误。 机械能是否守恒的判断命题分析 本考点是高考的热点，但单独考查本考点的机率不大，常被作为综合问题中的一个小问题进行考查，难度不大 6、。 例 1如图 532 所示，质量分别为 m 和 2m 的两个小球 A 和 B，中间用轻质杆相连，在杆的中点 O 处有一固定转动轴，把杆置于水平位置后释放，在 B 球顺时针摆动到最低位置的过程中(不计一切摩擦 )()图 532光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 B 球的重力势能减少，动能增加，B 球和地球组成的系统机械能守恒BA 球的重力势能增加，动能也增加， A 球和地球组成的系统机械能不守恒CA 球、B 球和地球组成的系统机械能守恒DA 球、B 球和地球组成的系统机械能不守恒解析A 球在上摆过程中，重力势能增加，动能也增加，机械能增加，B 项正确；由于 A 球、 B 球和地球组成的系统只 7、有重力做功，故系统的机械能守恒，C 项正确，D 项错误；所以 B 球和地球组成系统的机械能一定减少，A 项错误。 答案式训练33 所示，细绳跨过定滑轮悬挂两物体 M 和 m，且 Mm，不计摩擦，系统由静止开始运动的过程中( )图 533AM、m 各自的机械能分别守恒BM 减少的机械能等于 m 增加的机械能CM 减少的重力势能等于 m 增加的重力势能DM 和 m 组成的系统机械能守恒解析：选 下落过程，绳的拉力对 M 做负功，M 的机械能不守恒，减少，m 上升过程，绳的拉力对 m 做正功， m 的机械能增加，A 错误；对 M、m 组成的系统，机械能守恒，易得 B、D 正确；M 减少的重力势能并没有 8、全部用于 m 重力势能的增加，还有一部分转变成 M、m 的动能，所以 C 错误。 单个物体机械能守恒定律的应用命题分析 单个物体的机械能守恒问题在高考中常被考查到，多数情况下，这类问题也可以用动能定理求解，难度一般为中等。 例 2如图 534 所示，将一质量为 m0.1 小球自水平平台右端 O 点以初速度 平抛出，小球飞离平台后由 A 点沿切线落入竖直光滑圆轨道 沿轨道恰好通过最高点 C，圆轨道 形状为半径 R2.5 m 的圆截去了左上角 127的圆弧，其竖直直径，(30.8，3力加速度 g 取 10 m/：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 34(1)小球经过 C 点的速度大小；(2)小球运 9、动到轨道最低点 B 时轨道对小球的支持力大小；(3)平台末端 O 点到 A 点的竖直高度 H。 解析(1)恰好运动到 C 点时，重力提供向心力，即 mgm v C 5 m/)从 B 点到 C 点，由机械能守恒定律有R C 12 2 点对小球进行受力分析，由牛顿第二定律有FN m/sF N 5(3)从 A 到 B 由机械能守恒定律有13) A 12 2 m/ 点进行速度的分解有，v yv 3所以 H 案(1)5 m/s(2) (3)m 分析机械能守恒问题的方法(1)一般步骤：选取研究对象分析受力情况和各力做功情况，确定是否符合机械能守恒条件。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 确定初末状态的机 10、械能或运动过程中物体机械能的转化情况。 选择合适的表达式列出方程，进行求解。 对计算结果进行必要的讨论和说明。 (2)应注意的问题：列方程时，选取的表达角度不同，表达式不同，对参考平面的选取要求也不一定相同。 应用机械能守恒能解决的问题，应用动能定理同样能解决，但其解题思路和表达式有所不同。 变式训练2山地滑雪是人们喜爱的一项体育运动，一滑雪坡由 成，倾角为37的斜坡，半径为 R5 m 的圆弧面，圆弧面和斜面相切于 B，与水平面相切于 C，如图 535 所示，直高度差 h8.8 m，运动员连同滑雪装备总质量为 80 点后飞落 (不计空气阻力和摩擦阻力，g 取 10 m/s2，70.6，7 求：图 535 11、(1)运动员到达 C 点的速度大小；(2)运动员经过 C 点时轨道受到的压力大小。 解析：(1)由 AC 过程，应用机械能守恒定律得：mg(hh) hR(1 37)，可解得：14 m/s(2)在 C 点，由牛顿第二定律得：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 mg C3 936 N。 由牛顿第三定律知，运动员在 C 点时对轨道的压力大小为 3 936 1)14 m/s(2)3 936 题分析 本考点属于高考中的重要考点，在历年高考中常被考查到，题型有选择和计算等，难度中等偏上，有时也会在压轴题中被考查到。 例 3有一个固定的光滑直杆，该直杆与水平面的夹角为 53，杆上套着一个质量为m2 滑块(可视 12、为质点)。 图 536(1)如图 536 甲所示，滑块从 O 点由静止释放，下滑了位移 x1 m 后到达 P 点，求滑块此时的速率。 (2)如果用不可伸长的细绳将滑块 m 与另一个质量为 M2.7 物块通过光滑的定滑轮相连接，细绳因悬挂 M 而绷紧，此时滑轮左侧绳恰好水平，其长度 L m(如图乙所示)。 53再次将滑块从 O 点由静止释放，求滑块滑至 P 点的速度大小。 ( 整个运动过程中 M 不会触地，5353g 取 10 m/思维流程第一步：抓信息关键点关键点 信息获取(1)光滑直杆 不悬挂 M 时滑块 m 的机械能守恒(2)细绳因悬挂 M 而绷紧 M 和 m 组成的系统机械能守恒第二步：找解题突破口(1)不悬挂 M 时，滑块到达 P 点的速度可根据机械能守恒定律直接求出。 (2)悬挂 M 后，对系统而言只有重力做功，机械能守恒，结合运动的合成与分解可求出滑块到达 P 点的速度。 第三步：条理作答光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 解析(1)设滑块下滑至 P 点时的速度为 机械能守恒定律得3 1解得 m/s(2)设滑块再次滑到 P 点时速度为 的速度为 图，将v Mv 2，绳与直杆的夹角为 ，由几何关系得90， ，再由系统机械能守恒定律得：3)3 0，12 2解得 m/s答案(1)4 m/s(2)5 m/s 多 物 体 机 械 能 守 恒 问 题 的 分 析 方 法1对 多 个。